Wirkungsgrad: Der Stoff aus dem die Kilometer sind

In der Diskussion um die Elektromobilität wird eine zentrale Kennzahl regelmäßig übersehen: der Wirkungsgrad. Das ist eigentlich unverständlich, denn in Sachen Effizienz ist der E-Motor den Verbrennern Otto und Diesel haushoch überlegen.

Nehmen wir den Audi Q4 e-tron 40, der im Juli Station in der Redaktion machte. Der Q4 e-tron ist ein Zwei-Tonnen-SUV mit ordentlich Leistung. 150 kW sind umgerechnet 204 PS und das Drehmoment ist üppig: 350 Nm. Gut gesattelte Diesel und sehr gut bestückte Benziner können das auch  – allerdings mit dem Unterschied, dass der Elektro-Audi sein Kraftmoment aus dem Stand auf die Straße stempelt, während die Verbrennerkollegen dafür ordentlich Drehzahl und damit Anlauf benötigen.

Bei der Leistungsentfaltung ist der Verbrenner dem Elektromotor krass unterlegen.

E-Motoren sind Wirkungsgrad-Weltmeister

Das gilt auch für den Wirkungsgrad, also die Effizienz, mit der eingespeiste Energie in Vortrieb umgesetzt wird. Elektromotoren sind Wirkungsgrad-Weltmeister, während die Verbrenner zunächst einmal vor allem heiße Luft produzieren.

Der suboptimale Wirkungsgrad – moderne Personenwagen-Diesel schaffen 43 Prozent, Top-Benzinmotoren 35 Prozent – ist die Krux der Wärmekraftmaschine. Die Reibung der Mechanik vernichtet auf dem Weg zur eigentlichen Arbeit – beim Automobil ist das der Antrieb – den größeren Teil der eingesetzten Energie. Und damit nicht genug: Ihren jeweils maximalen Wirkungsgrad schaffen Verbrenner nur in einem klar begrenzten Bereich deutlich oberhalb der Leerlauf- und unterhalb der Volllastdrehzahl. Unterhalb und oberhalb dieses Drehzahlbandes sackt die Energieeffizienz noch einmal dramatisch ab. Im Stadtverkehr mit seinen rigiden Geschwindigkeitsbegrenzungen steigt deshalb der Durchschnittsverbrauch des Verbrenners ebenso exponentiell wie bei Vollgaspassagen auf der Autobahn. Hinzu kommt beim Verbrenner die Notwendigkeit der abgestuften Drehzahlanpassung, die der Autofahrer in Form des Getriebes kennt und nutzt. Soll die Fuhre fahren, müssen Zahnräder, Drehmomentwandler, Kardanwellen und andere mechanische Hindernisse bewegt werden, was Kraft und Leistung kostet. Und den Wirkungsgrad weiter senkt.

Der Elektromotor ist im Vergleich ein bedürfnisloser Geselle. Kaum bewegte Teile, volle Leistung bei jeder Drehzahl, Übersetzungsgetriebe überflüssig. Das wird mit einem vergleichsweise sensationellen Wirkungsgrad belohnt. Technisch topaktuelle Elektroautos holen unter Berücksichtigung der Ladeverluste zwischen Steckdose und Fahrzeug-Akku bis zu 85 Prozent Energie aus dem Strom. Sehr viel von dem, was in die Batterie hineinfließt, kommt an den Antriebsrädern wieder heraus. Der Techniker nennt es Effizienz, der Zeitgeist Nachhaltigkeit.

Rekuperation: Geben ist seliger denn nehmen

Hinzu kommt die famose Eigenschaft des Elektromotors, den Spieß bei jeder sich bietenden Gelegenheit gewissermaßen umzudrehen. Sobald der Fuß vom Gaspedal oder auf die Bremse geht, verwandelt sich der Antriebsmotor in einen Generator, geben ist jetzt seliger denn nehmen. Aus der Antriebs- wird eine Lademaschine, die Bewegungsenergie des Wagens fließt als elektrische Energie zurück in die Akkus. Gute Elektroautomotoren schaffen bei der Rekuperation einen Wirkungsgrad von 80 Prozent, das macht nicht nur der schwäbischen Hausfrau hinterm Steuer Spaß.

19,7 kWh = zwei Liter Diesel

Den eingangs genannten Audi zum Beispiel kann man im anspruchsvollen Stuttgarter Stadtverkehr – ständig geht es bergauf oder bergab – mit 18,2 kWh/100 km fahren. Zum Vergleich: 18,2 kWh Strom entsprechen einem Energiegehalt von 1,9 Liter Diesel oder 2,2 Liter Benzin. Und auf der 156 Kilometer langen motorfuture-Verbrauchsrunde (Landstraße 65 Prozent, Schnellstraße 25 Prozent, Stadtverkehr 10 Prozent) genehmigt sich der Elektro-SUV mit 15,8 kWh/100 km. Das sind umgerechnet 1,6 Liter Diesel oder 1,9 Liter Benzin auf die 100-Kilometer-Distanz. Klar, dass der Elektro-Audi in seiner Zeit bei motorfuture auch die Autobahn gesehen hat – rund 700 Kilometer -, wegen dem Hang und Drang zum Tempomachen kein ideales Verbrauchshabitat für ein Batterieauto. Der Testverbrauch über die Gesamtteststrecke von etwa über 1000 Kilometer ist umso mehr ein überzeugendes Statement: 19,7 kWh/100 km entsprechen zwei Liter Diesel oder 2,4 Liter Benzin auf die 100-Kilometer-Strecke.

Strompreis frisst Energieeffizienz

Das sind sensationelle Verbrauchs- und Effizienzwerte, die vor der deutschen Strompreisexplosion auch aufs Kostenkonto des Elektroautos eingezahlt haben. Das hat sich leider geändert. motorfuture lädt mit der EnBW-App am 11-kW-Lader am Stadtrand für 65 Cent die Kilowattstunde, am Powerlader in der City für 61 Cent*. Macht in der Mischkalkulation (63 Cent) 11,50 Euro für 100 Stadtkilometer und 12,40 Euro für 100 Testverbrauchskilometer. Einen leistungsmäßig vergleichbaren Diesel fährt ein leichter Gasfuß im Schnitt mit sieben Litern – macht bei einem Literpreis von 1,70 Euro knapp zwölf Euro für die 100-Kilometer-Distanz.

Heißt im Klartext: Energiewende gleich Strompreisexplosion frisst Energieeffizienz. 

*Zeitraum Ende Juni 2023

Foto: motorfuture

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Oskar Weber